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JPS61253867A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPS61253867A
JPS61253867A JP9550685A JP9550685A JPS61253867A JP S61253867 A JPS61253867 A JP S61253867A JP 9550685 A JP9550685 A JP 9550685A JP 9550685 A JP9550685 A JP 9550685A JP S61253867 A JPS61253867 A JP S61253867A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
semiconductor device
source
impurity
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9550685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Takeda
英次 武田
Hitoshi Kume
久米 均
Akihiro Shimizu
昭博 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP9550685A priority Critical patent/JPS61253867A/en
Publication of JPS61253867A publication Critical patent/JPS61253867A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は大容量集積回路(VLSI)の基本デバイスに
係り、特に、高耐圧化が必要なMOSデバイスに関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to basic devices of large-capacity integrated circuits (VLSI), and particularly to MOS devices that require high breakdown voltage.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

MOSデバイスの微細化が進むにつれて、その信頼性を
確保する為に素子の高耐圧化が要求されている。その目
的で考えだされたのが第1図に示すLDD (ライトリ
−・トープル・ドレイン:        )Ligh
tly Doped Drain )と呼ばれるデバイ
スである。このような構造は特開昭58−13177号
公報に開示されている。高濃度不純物拡散層ソース・ド
レイン2に隣接してチャネル方向に低濃度不純物拡散層
3を設けた構造をしている。この低濃度不純物層3は抵
抗の役目を果し、実際のデバイスに印加される電圧を低
下し、耐圧を高める役目をしている。しかし、この低濃
度拡散層3は既に述べた様に抵抗の成分であるので耐圧
を高める反面、伝達特性を低める。さらに悪いことに、
この低濃度拡散層3の上部に隣接する側壁絶縁膜11に
動作中に電子(Nチャネルの場合電子、Pチャネルの場
合正孔)が注入・捕獲され(第1図の31)、その電子
が低濃度拡散層3を空乏層化(ピンチオフ)し、この層
の抵抗をさらに高める。よって伝達特性がさらに劣化す
ることになる。この問題はLDDトランジスタの信頼性
上、大きな問題となっている。
As the miniaturization of MOS devices progresses, the elements are required to have higher breakdown voltages in order to ensure their reliability. The LDD (lightly topple drain) shown in Figure 1 was devised for that purpose.
It is a device called tly Doped Drain. Such a structure is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 13177/1983. It has a structure in which a low concentration impurity diffusion layer 3 is provided adjacent to the high concentration impurity diffusion layer source/drain 2 in the channel direction. This low concentration impurity layer 3 serves as a resistor, lowers the voltage applied to the actual device, and increases the withstand voltage. However, as described above, this low concentration diffusion layer 3 is a component of resistance, so while it increases the withstand voltage, it lowers the transfer characteristics. Even worse,
During operation, electrons (electrons in the case of an N channel, holes in the case of a P channel) are injected and captured into the sidewall insulating film 11 adjacent to the upper part of the low concentration diffusion layer 3 (31 in FIG. 1), and the electrons are The low concentration diffusion layer 3 is made into a depletion layer (pinch-off) to further increase the resistance of this layer. Therefore, the transfer characteristics will further deteriorate. This problem poses a major problem in terms of reliability of LDD transistors.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の目的は上記の問題を克服するため。 The purpose of this invention is to overcome the above problems.

電子(または正孔)の注入が起こりにくくするデバイス
構造を提供することにある。
The object of the present invention is to provide a device structure that makes injection of electrons (or holes) less likely to occur.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記の電子(または正孔)注入を抑えるためには低濃度
不純物層3内の電界を小さくする方法と注入が最も起り
やすい電界のピーク位置を基板内部に持ってくることで
ある。前者の方法は伝達特性とトレード・オフの関係に
あるので、この発明では後者の考え方を用い、それを実
現するデバイス構造を提供する。
In order to suppress the electron (or hole) injection described above, it is necessary to reduce the electric field within the low concentration impurity layer 3 and to bring the peak position of the electric field where injection is most likely to occur inside the substrate. Since the former method has a trade-off relationship with the transfer characteristics, this invention uses the latter concept and provides a device structure that realizes it.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

実施例1 第2図(a)は本実施例の素子構造を示す断面図である
Example 1 FIG. 2(a) is a sectional view showing the element structure of this example.

第3図(a)に示す様に、チャネルインプランテーショ
ン50を有する100Ω・Gのp型Si基板1上に、ゲ
ート酸化膜4を20nm成長させ。
As shown in FIG. 3(a), a gate oxide film 4 is grown to a thickness of 20 nm on a 100 Ω·G p-type Si substrate 1 having a channel implantation 50.

その上にCVD法により多結晶Siから成る導体6(メ
タルシリサイド、純メタル−例えばWまたはMoでもよ
い)を行300nm堆積する。その上に感光性樹脂膜5
2を塗り、写真蝕刻法によりパターンを形成し下の積層
膜6,4をエツチングし、ゲート部分を形成する。この
エツチングにはμ波プラズマを用いた0次に、感光性樹
脂膜を除去し、ウェハ全体を酸化する。この時の酸化膜
厚51は約15nmであった0次にこの上から、第3図
(b)に図式的に矢印で示す様に低濃度で且つ基板上に
濃度ピークを持つソース・ドレインを形成する為、10
0KaVで燐(P)イオンを打ち込んだ。その時形成さ
れる低濃度不純物濃度のプロファイルを第5図(b)に
示す、この不純物濃度のピークは基板表面から約0.1
 μmの距離にあった。ちなみに従来構造のソース・ド
レインの濃度プロファイル82は第5図(a)である。
Thereon, a conductor 6 made of polycrystalline Si (metal silicide, pure metal - for example, W or Mo may be used) is deposited in rows of 300 nm by the CVD method. On top of that, a photosensitive resin film 5
2 is applied, a pattern is formed by photolithography, and the underlying laminated films 6 and 4 are etched to form a gate portion. In this etching, the photosensitive resin film is removed by a zero-order process using μ-wave plasma, and the entire wafer is oxidized. The oxide film thickness 51 at this time was approximately 15 nm. Next, from above, sources and drains with low concentration and having a concentration peak on the substrate were formed as shown diagrammatically by the arrows in FIG. 3(b). To form, 10
Phosphorus (P) ions were implanted at 0 KaV. The profile of the low impurity concentration formed at that time is shown in FIG. 5(b).The peak of this impurity concentration is about 0.1
It was at a distance of μm. Incidentally, the concentration profile 82 of the source/drain of the conventional structure is shown in FIG. 5(a).

次ニ、ウェハ全体をCVD−8i 0.11またはPS
G(燐硅酸ガラス)300nmで覆い、それをRIE 
(リアクティブ・イオン・エツチング: Reacti
ve ion etching)により、ゲート側壁に
SiO□を残す様に非等方的にエツチングする(第3図
(C))。この時、側壁に残ったS i O。
Next, the whole wafer is CVD-8i 0.11 or PS
Cover with G (phosphosilicate glass) 300 nm and RIE it.
(Reactive ion etching: Reacti
ve ion etching) so as to leave SiO□ on the gate sidewalls (FIG. 3(C)). At this time, S i O remained on the side wall.

の幅90は0.3  μmであった。その後、再度。The width 90 of was 0.3 μm. Then again.

ウェハ全体を酸化し、酸化膜53を形成する。その状態
で高濃度領域のソース・ドレイン形成の為、As(ヒ素
)61のイオン打ち込みを80 K e V、5 X 
10”am−”の条件で行なう(第3図(d)、その時
のヒ素のプロファイル(81)は第5図(b)に示す。
The entire wafer is oxidized to form an oxide film 53. In this state, As (arsenic) 61 ions were implanted at 80 K e V and 5 X to form sources and drains in high concentration regions.
The arsenic profile (81) at that time is shown in FIG. 5(b).

この後、保護膜として燐硅酸ガラス5をウェハ全体に約
400nm堆積し、ソース・ドレインへのコンタクトの
ため、コンタクト穴をあける(第3図(a))、次に配
線用にアルミニウムを堆積し、所定の形状にアルミニウ
ムの配線を形成する。後に続く工程は標準プロセスであ
るので省略する。
After this, phosphosilicate glass 5 is deposited to a thickness of about 400 nm over the entire wafer as a protective film, contact holes are made for contacting the source and drain (Figure 3 (a)), and then aluminum is deposited for wiring. Then, aluminum wiring is formed in a predetermined shape. The subsequent steps are standard processes and will therefore be omitted.

実施例2 第2図(b)の構造(高濃度ソース°ドレインの基板表
面をシリサイド化する)を実現する為の実施例を示す。
Example 2 An example for realizing the structure shown in FIG. 2(b) (the substrate surface of the high concentration source and drain is silicided) will be described.

第3図(b)の工程を行なった後、薄い酸化膜53を除
去し、その後、ソース・ドレインのシリサイド化を行な
う、(第4図(a))、まずチタン(Ti)金属約80
0人をウェハ全面に堆積する。
After carrying out the process shown in FIG. 3(b), the thin oxide film 53 is removed, and then the source and drain are silicided (FIG. 4(a)).
Deposit 0 on the entire surface of the wafer.

次に600’Cのアルゴン(Ar)または窒素(N2)
雰囲気中で熱処理を20〜30分行う。
Then argon (Ar) or nitrogen (N2) at 600'C
Heat treatment is performed in an atmosphere for 20 to 30 minutes.

この処理により高濃度拡散層表面やゲート(ポリシリコ
ンの場合)のシリコン表面がチタン金属に接している部
分にチタンシリサイドTiSi241ができる。この時
の膜厚約0.15 μmであった。
By this treatment, titanium silicide TiSi 241 is formed at the portion where the surface of the high concentration diffusion layer or the silicon surface of the gate (in the case of polysilicon) is in contact with titanium metal. The film thickness at this time was approximately 0.15 μm.

次に選択エツチング法により、チタン金属だけを除去し
、第3図(e)の工程に進む。後の工程は実施例1と同
じである。
Next, only the titanium metal is removed by selective etching, and the process proceeds to the step shown in FIG. 3(e). The subsequent steps are the same as in Example 1.

実施例3 第2図(c)の構造を(3層ソース・ドレイン構造)実
現する為に第3図(b)の工程の後、ボロンのイオン打
込みを行なう(第4図(b))。その時の加速電圧は6
0 K e Vであった。得られた不純物プロファイル
84は第5図(c)に示しである。
Embodiment 3 In order to realize the structure shown in FIG. 2(c) (three-layer source/drain structure), boron ions are implanted after the step shown in FIG. 3(b) (FIG. 4(b)). The acceleration voltage at that time is 6
It was 0 K eV. The obtained impurity profile 84 is shown in FIG. 5(c).

その後の工程は実施例1と同じである。The subsequent steps are the same as in Example 1.

なお、これらの3種類のデバイス構造はnチャンネルデ
バイスに限定されることなく、pチャンネルデバイスに
も適用できることは明らかである。
It is clear that these three types of device structures are not limited to n-channel devices, but can also be applied to p-channel devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

第6図に示す様に実効チャネル長Laff=1μmでゲ
ート酸化膜厚Tox=20nmのMOSトランジスタに
於いて、従来構造90のLDDに較べてこの発明による
トランジスタ91の方が高い直流ストレス耐性を示すこ
とがわかる。第6図は横軸直流ストレス印加時間、縦軸
に伝達コンダクタンスの劣化を示している。この発明に
より、ゲート側壁絶縁膜11に捕獲される電荷が少なく
なり、伝達コンダクタンスの劣化の絶対値が著しく減少
した。
As shown in FIG. 6, in a MOS transistor with effective channel length Laff = 1 μm and gate oxide film thickness Tox = 20 nm, the transistor 91 according to the present invention exhibits higher DC stress resistance than the LDD with the conventional structure 90. I understand that. FIG. 6 shows the DC stress application time on the horizontal axis and the deterioration of the transfer conductance on the vertical axis. According to this invention, the amount of charge trapped in the gate sidewall insulating film 11 is reduced, and the absolute value of the deterioration of the transfer conductance is significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のLDD構造の断面図、第2図(a)、(
b)、(c)はそれぞれ本発明の実施例による素子の断
面図、第3図、第4図は本発明の上記各実施例の構造を
作るプロセスの流れ図、第5図は本発明の各実施例にお
ける素子の拡散層不純物濃度プロファイル、第6図は本
発明と従来例の素子における伝達コンダクタンス劣化の
比較グラフである。 1・・・半導体基板、2・・・高濃度拡散層、3・・・
低濃度拡散層、4・・・ゲート絶縁膜、5・・・保護膜
、6・・・ゲート電極(ポリシリコン、純金属、シリサ
イド)、7・・・配線、11・・・ゲート側壁絶縁膜、
41・・・シリサイド又は金属、42・・・拡散層、5
0・・・チャネル不純物・51°゛°酸化膜また絶縁膜
・60−“°イオン      。 打ち込み、61・・・イオン打ち込み、62・・・イオ
ン打ち込み、81−84・・・各々の不純物プロファイ
第 l  国 ストしス9!間(杉つ
Figure 1 is a cross-sectional view of a conventional LDD structure, Figure 2 (a), (
b) and (c) are sectional views of elements according to embodiments of the present invention, FIGS. 3 and 4 are flowcharts of the process for producing the structures of the above-mentioned embodiments of the present invention, and FIG. Diffusion layer impurity concentration profile of the device in the example, FIG. 6 is a comparison graph of transfer conductance deterioration in the device of the present invention and the conventional device. 1... Semiconductor substrate, 2... High concentration diffusion layer, 3...
Low concentration diffusion layer, 4... Gate insulating film, 5... Protective film, 6... Gate electrode (polysilicon, pure metal, silicide), 7... Wiring, 11... Gate side wall insulating film ,
41... Silicide or metal, 42... Diffusion layer, 5
0...Channel impurity, 51°"° oxide film or insulating film, 60-"° ion implantation, 61...Ion implantation, 62...Ion implantation, 81-84...Each impurity profile number l Country strike 9!

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に作製された2種類の不純物濃度層よ
り形成されたソース・ドレインを持つ絶縁効果トランジ
スタにおいて、ソース及びドレインの少なくとも一方の
低濃度不純物層のピーク濃度が半導体基板表面ではなく
、基板内に埋め込まれていることを特徴とする半導体装
置。 2、上記半導体装置に於いてそのソース・ドレインの高
濃度領域の基板表面がシリサイド又は純金属、あるいは
ポリシリコン化されていることを特徴とする第1項記載
の半導体装置。 3、上記半導体装置の低濃度不純物層(ソース又はドレ
イン)の基板表面側に異なつたタイプの不純物層がある
ことを特徴とする第1項記載の半導体装置。
[Claims] 1. In an insulation effect transistor having a source and a drain formed of two types of impurity concentration layers fabricated on a semiconductor substrate, the peak concentration of at least one of the low concentration impurity layers of the source and drain is A semiconductor device characterized by being embedded within a semiconductor substrate rather than on its surface. 2. The semiconductor device according to item 1, wherein the substrate surface of the high concentration region of the source and drain is made of silicide, pure metal, or polysilicon. 3. The semiconductor device according to item 1, wherein there are different types of impurity layers on the substrate surface side of the low concentration impurity layer (source or drain) of the semiconductor device.
JP9550685A 1985-05-07 1985-05-07 Semiconductor device Pending JPS61253867A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9550685A JPS61253867A (en) 1985-05-07 1985-05-07 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9550685A JPS61253867A (en) 1985-05-07 1985-05-07 Semiconductor device

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Publication Number Publication Date
JPS61253867A true JPS61253867A (en) 1986-11-11

Family

ID=14139476

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JP9550685A Pending JPS61253867A (en) 1985-05-07 1985-05-07 Semiconductor device

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JP (1) JPS61253867A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07273211A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Nec Corp Semiconductor integrated circuit device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07273211A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Nec Corp Semiconductor integrated circuit device

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